Nghiên cứu Đối tượng Điều kiện bảo quản
Thời gian thực nghiệm J. L. Damez và cộng sự [51] Thịt bò Friesian và Holstein, khoảng 6 năm tuổi
Các mẫu thịt được đóng gói chân
khơng và lưu trữở nhiệt độ 40C
Tối đa 14
ngày Xue Bai và
cộng sự [83] Thịt lợn Đóng gói chân khơng và giữ ở
nhiệt độ 50C Tối đa 8 ngày
Mahdi Guermazi và cộng sự [84]
Thịt bò
Chia làm 2 trường hợp:
- Khơng đóng gói, bảo quản trong
tủ lạnh 50C
- Đóng gói chân khơng, bảo quản
trong tủ lạnh 50
C
3.2.2. Thực nghiệm 2
3.2.2.1. Mơ tả thực nghiệm
Mục đích của thực nghiệm là kiểm tra sự khác nhau giữa mẫu thịt sạch và mẫu thịt sau khi được xử lí bằng KNO3. Bước đầu tiên là đo trở kháng của mẫu thịt sạch trong 24 tiếng; bước 2 lấy mẫu thịt sạch đã đo trong 24 tiếng ra và ngâm mẫu thịt vừa đo vào dung dịch KNO3 nồng độ 1,5ML trong thời gian 1 tiếng, sau đó được rửa sạch; bước 3 mẫu thịt sau khi rửa tiếp tục được đưa vào vị trí cũ để đo tiếp trong vòng 24 tiếng tiếp theo. Các mẫu đo trước và sau khi xử lí bằng KNO3 cũng được kiểm tra xem có gốc -NO3 khơng bằng dung dịch Diphenylamin trong H2SO4 đặc.
Sự khác nhau trong thực nghiệm này là một mẫu được đo với tần số tăng từ 100Hz lên tới 1MHz trong khi mẫu còn lại được đo với tần số giảm 1MHz xuống 100Hz. Các bước nhảy tần số là như nhau trong cả hai trường hợp. Mục đích thực nghiệm này là đánh giá sự ảnh hưởng của việc đo tăng tần số và việc đo giảm tần số có tác động gì tới kết quả thực nghiệm của mẫu thịt hay khơng.
3.2.2.2. Quy trình thực nghiệm
Chuẩn bị mẫu đo: Quá trình chuẩn bị mẫu đođược thực hiện tương tự trong thực nghiệm 1. Sau khi chuẩn bị xong, mẫu thịt sẽ được cho vào hộp có kích thước 50x30x25 mm (chiều dài x chiều rộng x chiều cao). Điện cực được cố định sẵn trong hộp. Cuối cùng, hộp đựng mẫu được đặt vào trong 2 hộp nhựa, bọc lại với giấy bọc thực phẩm đảm bảo môi trường đo ổn định. Khởi động hệ thống đo bằng cách chạy chương trình trên Matlab.
Dải tần số đo: Mẫu kênh 1: 100Hz => 1MHz Mẫu kênh 2: 1MHz => 100Hz
Thứ tự đo: Như mô tả ở trên, mỗi một mẫu thịt sẽ được đo tại ba thời điểm: thịt nguyên trạng; được ngâm qua KNO3 và thời điểm sau 24 tiếng sau khi đã rửa KNO3.
Mẫu thịt sau mỗi lần xử lí đều được kiểm tra, theo dõi về màu sắc và mùi. Mẫu qua 24 giờ được rửa sạch cũng được kiểm tra sự tồn tại của KNO3 với hợp chất KNO3 trong môi trường H2SO4 đặc nguội. Phương trình phản ứng:
2(C6H5)2NH + 2KNO3 + H2SO4 → K2SO4 + 2H2O + 4(C6H5)NO (3.1) Trong đó, (C6H5)NO là chất Nitrosobenzene có màu xanh đậm khi bão hịa và có màu vàng nhạt khi nồng độ thấp, vì vậy Diphenylamine là một chất thử để kiểm tra hiệu quả với KNO3.
3.2.2.3. Kết quả thực nghiệm a) Mẫu 1
Kết quả đo của Mẫu 1 được biểu diễn trên Hình 3.21, 3.22.
Hình 3.22. Tương quan biên độ pha theo tần số tại ba thời điểm đo của mẫu 1 b) Mẫu 2 b) Mẫu 2
Kết quả đo của Mẫu 2 được biểu diễn trên Hình 3.23, 3.24.
Hình 3.23. Tương quan biên độ trở kháng theo tần số tại ba thời điểm đo của mẫu 2
c) Mẫu 3
Kết quả đo của Mẫu 3 được biểu diễn trên Hình 3.25, 3.26.
Hình 3.25. Tương quan biên độ trở kháng theo tần số tại ba thời điểm đo của mẫu 3
Hình 3.26. Tương quan biên độ pha theo tần số tại ba thời điểm đo của mẫu 3 d) Mẫu 4
Hình 3.27. Tương quan biên độ trở kháng theo tần số tại ba thời điểm đo của mẫu 4
Hình 3.28. Tương quan biên độ pha theo tần số tại ba thời điểm đo của mẫu 4 e) Mẫu 5
Kết quảđo của Mẫu 5 được biểu diễn trên Hình 3.29, 3.30.
Hình 3.30. Tương quan biên độ pha theo tần số tại ba thời điểm đo của mẫu 5 f) Trạng thái mẫu thịt sau 24 giờ
Quá trình thực nghiệm trên 5 mẫu đo, kết quả cho thấy mẫu thịt rửa bằng KNO3 sau 24 giờ chưa bị phân hủy, khơng có mùi hơi thối, màu sắc mẫu thịt giữ nguyên hoặc đỏhơn so với màu ban đầu.
Tất cả các mẫu đođều được kiểm tra phản ứng với chất chỉ thị màu. Cả ba mẫu thịt: thịt sạch và thịt rửa KNO3 và thịt sau 24 giờ đều được rửa lại một lần nữa trong 50ml nước, mẫu nước này sau đó để phục vụ kiểm nghiệm với chất chỉ thị. Kết quả thu được như trong Hình 3.32.
Hình 3.31. So sánh mẫu thịt chưa qua xử lí KNO3 và đã qua xử lí bằng KNO3 sau 24 giờ. Hình a1) a2) a3) a4) a5) a6) lần lượt là các mẫu thịt sạch chưa
qua xử lí bằng KNO3. Hình b1) b2) b3) b4) b5) b6) lần lượt là các mẫu thịt đã qua xử lí bằng KNO3 sau 24 giờ
Hình 3.32. Các mẫu đo phản ứng với chất chỉ thị màu Diphenylamin
Về nguyên lý: khi nhỏ chất thử vào trong nước rửa thịt, màu xanh đậm xuất hiện, sau đó dung dịch chuyển sang màu vàng nhạt là biểu hiện nước rửa mẫu thịt cịn có hợp chất KNO3. Kết quả thực nghiệm cho thấy hai mẫu: thịt qua ngâm KNO3 và thịt sau 24 giờ ngâm rửa KNO3 đều còn tồn tại gốc – NO3.
3.2.2.4. Kết luận từ thực nghiệm
Các kết quả đo đạc từ thực nghiệm 2 cho thấy:
- Mẫu thịt nguyên trạng có biên độ trở kháng lớn hơn so với mẫu thịt được rửa bằng KNO3;
- Việc đo với các bước nhảy tần số tăng hoặc giảm về cơ bản khơng thấy có sự khác nhau giữa việc đo tăng và đo giảm tần số.
- Vẫn còn tồn tại gốc -NO3 đối với các mẫu thịt ngâm qua KNO3 cho dù được xúc rửa bằng nước sạch và để trong thời gian dài.
3.2.3. Thực nghiệm 3
3.2.3.1. Mô tả thực nghiệm
Mục đích của thực nghiệm này là kiểm nghiệm phổ pha và phổ trở kháng của mẫu thịt sạch và mẫu thịt đã qua xử lí bằng KNO3, đồng thời cũng
kiểm nghiệm về trạng thái của mẫu thịt sau khi được xử lí bằng KNO3 trong 24 giờ.
Mẫu thịt được chuẩn bị tương tự như trong thực nghiệm 1 và thực nghiệm 2. Sau khi hệ thống đo liên tục trong 24 giờ, mẫu thịt được lấy ra và ngâm bằng KNO3 1.5M trong 1 giờ và tiếp tục lấy dữ liệu trong 24 giờ tiếp theo.
3.2.3.2. Kết quả thực nghiệm a) Mẫu 1
Hình 3.33. Phổ biên độ trở kháng của mẫu thịt sạch và thịt được xử lí bằng KNO3 trong 24 giờ lấy dữ liệu
Tần số (Hz) Tr ở khá ng ( Oh m ) Tần số (Hz) P h a ( R ad ian ) Thịt nguyên trạng Thịt ngâm KNO3 Thịt nguyên trạng Thịt ngâm KNO3
Hình 3.34. Phổ biên độ pha của mẫu thịt sạch và thịt được xử lí bằng KNO3 sau 24 giờ
Phổ trở kháng và phổ pha đo trong 24 giờ của mẫu thịt nguyên trạng và mẫu thịt được xử lý bằng KNO3 mẫu 1 biểu diễn trên hình 3.33 và 3.34.
Từ Hình 3.33 và 3.34, nhận thấy có sự khác biệt giữa mẫu thịt sạch và mẫu thịt sau khi rửa bằng KNO3, trở kháng của mẫu thịt sạch giảm, từ giá trị khoảng 1kOhm trong khi đó, mẫu thịt được xử lí bằng KNO3 lại giảm từ 300 Ohm. Điểm cực tiểu của 2 mẫu đo cũng cho thấy sự khác biệt, với thịt sạch điểm cực tiểu rơi vào khoảng 100 Ohm trong khi đó mẫu thịt cịn lại rơi vào khoảng 50 Ohm. Đồ thị phổ pha có sự sai khác rõ rệt. Đồ thị của mẫu thịt sạch với điểm cực tiểu rơi vào khoảng tần số 30 kHz và điểm cực đại rơi vào giá trị 100 Hz. Trong khi đó, với mẫu thịt xử lý bằng KNO3, phổ pha trong dải tần này có xu hướng tăng dần từ -0.6 radian tới gần -0.05 radian.
b) Mẫu 2
Phổ trở kháng và phổ pha đo trong 24 tiếng của mẫu thịt nguyên trạng và mẫu thịt được xử lý bằng KNO3 mẫu 2 biểu diễn trên hình 3.35 và 3.36.
Hình 3.35. Phổ biên độ trở kháng của mẫu thịt sạch và thịt được xử lí bằng KNO3 sau 24 giờ
Thịt nguyên trạng
Hình 3.36. Phổ biên độ pha của mẫu thịt sạch và thịt được xử lí bằng KNO3 sau 24 giờ
c) Mẫu 3
Hình 3.37. Phổ biên độ trở kháng của mẫu thịt sạch và thịt được xử lí bằng KNO3 sau 24 giờ
Tần số (Hz) Ph a ( R ad ian ) Tr ở khá ng ( Oh m ) Tần số (Hz) Thịt nguyên trạng Thịt ngâm KNO3 Thịt ngâm KNO3 Thịt nguyên trạng
Hình 3.38. Phổ biên độ pha của mẫu thịt sạch và thịt được xử lí bằng KNO3 sau 24 giờ
3.2.3.3. Kết luận từ thực nghiệm
Biên độ trở kháng của các mẫu thịt trước và sau khi rửa KNO3 đều giảm khi tần số tăng. Tại tần số 100Hz, biên độ trở kháng các mẫu thực nghiệm thường có giá trị trong khoảng từ 500 Ohm tới 1200 Ohm và giảm mạnh sau khi rửa qua KNO3, giá trị chỉ còn nằm trong khoảng 200 Ohm đến 300 Ohm. Tại tần số1MHz, biên độ trở kháng của các mẫu thịt có giá trị nằm trong khoảng 50 Ohm đến 150 Ohm, sai lệch không đáng kể đối với các mẫu trước và sau khi rửa KNO3. Đồ thị pha của các mẫu thịt trước khi rửa KNO3 đều có 2 điểm cực trị, điểm cực tiểu nằm trong khoảng tần số 20KHz - 60KHz với giá trị trong khoảng -0.8 rad đến -0.6 rad và điểm cực đại nằm trong khoảng tần số 100Hz – 700Hz với giá trị từ -0.2 rad đến -0.4 rad.
Đồ thị pha theo tần số trước và sau khi rửa KNO3 là hoàn toàn khác nhau cả về giá trị tại các tần số cũng như là hình dạng của đồ thị, đặc biệt ở các khoảng tần số100Hz đến 1KHz và 10KHz đến 100KHz. Từ đó, ta có thể phân biệt được thịt lợn trước và sau khi sử dụng dung dịch KNO3 dựa trên hình dạng của đồ thị. Tần số (Hz) P h a ( R ad ian ) Thịt nguyên trạng Thịt ngâm KNO3
Khi tăng nồng độ KNO3 thì mẫu thịt sau khi rửa có màu càng giống với mẫu trước khi bắt đầu đo, đồng thời loại bỏ được mùi hôi thối. Các giá trị đặc trưng về pha hay biên độ trở kháng không thay đổi đáng kể khi tăng nồng độ KNO3.
Từ các kết quả về biên độ và pha trở kháng có thể thấy hình dạng của đồ thị biên độ trở kháng theo thời gian cũng như đồ thị pha theo thời gian ứng với các mẫu thịt trước khi sử dụng KNO3 là giống nhau, tương tự với các mẫu sau khi rửa KNO3. Tuy nhiên, sai lệch giữa các lần thực nghiệm là không thể tránh khỏi. Cụ thể là ở các lần thực nghiệm, các mẫu có thể khơng đồng nhất về kích thước và thời gian giết mổ lợn khơng nằm trong việc kiểm sốt hay thời điểm bắt đầu đo là khác nhau, cùng với đó là sự thay đổi nhiệt độ môi trường. Ngồi ra cịn phải kể tới sai số của điện cực và sai số của hệ thống trong quá trình đo cũng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến kết quả thu được [82]. Quá trình nghiên cứu, nghiên cứu sinh cũng đã thử nghiệm sử dụng hai dạng điện cực: điện cực chế tạo từ kim khâu y tế và điện cực từ kim tiêm y tế; thực nghiệm cho thấy có sự khác biệt giữa các kết quả cho hai loại điện cực. Điều này chứng tỏ rằng việc lựa chọn điện cực, cách bố trí điện cực tối ưu phù hợp với đối tượng nghiên cứu cũng cần được xem xét một cách nghiêm túc nhằm thu được tín hiệu tốt nhất, qua đó phản ánh trung thực giá trị trở kháng cần nghiên cứu.
3.3. Kết luận chương 3
Hệ thống tự động đo trở kháng phức hai kênh đã được đề xuất [cơng trình số 4] nhằm giải quyết bất cập khi số lượng mẫu thịt rất lớn được đo và theo dõi trong thời gian dài (24 giờ trước và sau khi ngâm rửa mẫu với KNO3). Mơ hình tự động đo hai hoặc nhiều kênh đã cho phép đo cùng một lúc nhiều mẫu thịt giúp giảm đáng kể thời gian thực nghiệm, khảo sát. Các kết quả qua ba thực nghiệm [cơng trình số 5]:
- Thực nghiệm 1 đưa ra phổ trở kháng và phổ pha đặc trưng của một mẫu thịt được coi là sạch được đo bằng hệ thống đề xuất.
- Thực nghiệm 2 đưa ra phương pháp mới trong việc kiểm nghiệm chất lượng thịt thông qua việc đo bằng hệ thống. Mẫu thịt lúc ban đầu có biên độ trở kháng lớn hơn so với mẫu thịt được rửa bằng KNO3. Biên độ pha giữa lúc mới mua và lúc rửa KNO3 tại một số mẫu chưa thể hiện sự khác biệt nhưng so với mẫu thịt được bảo quản bằng KNO3 sau 24 giờ có sự khác biệt rõ rệt. Mẫu thịt sau khi bảo quản bằng KNO3 nhận thấy khả năng bị phân hủy giảm, khơng thấy có mùi hơi, thối mẫu thịt trở nên tươi, thậm chí đỏ hơn lúc mới thời điểm ban đầu. Tuy được rửa sạch bằng nước nhưng mẫu thịt sau khi được bảo quản bằng KNO3 vẫn còn tồn dư do mẫu thịt sau khi rửa lại với nước có phản ứng với chất chỉ thị Diphenylamin.
- Thực nghiệm 3 đã chứng minh rõ ràng hơn về việc hệ thống đo có khả năng phân biệt được thịt có chứa chất KNO3 là một chất bảo quản thực phẩm tươi. Biên độ trở kháng của các mẫu thịt trước và sau khi rửa KNO3 đều giảm khi tần số tăng. Đồ thị pha theo tần số trước và sau khi rửa KNO3 là hoàn toàn khác nhau cả về giá trị tại các tần số cũng như là hình dạng của đồ thị. Quá trình thực nghiệm cũng cho thấy sự ảnh hưởng không nhỏ của các yếu tố môi trường, điều kiện đo đặc biệt là ảnh hưởng của điện cực đến kết quả đo [công bố 6].
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Những kết quảđạt được
Việc phân tích phổ trở kháng điện của mơ sinh học dựa trên các mơ hình tương đương của Fricke và Cole-Cole đã chứng minh được khả năng đánh giá chất lượng thực phẩm, đặc biệt là đối với thịt trong đó có thịt lợn. Các kết quả nghiên cứu của luận án cho thấy mơ hình cải tiến là phù hợp với đối tượng đo. Luận án đã giải quyết được các vấn đề đã nêu ra trong mục tiêu nghiên cứu với các đóng góp mới sau:
Một là, đề xuất phương pháp đo phổ trở kháng điện của thịt lợn thăn dựa trên việc cải tiến hai mơ hình tương đương truyền thống (mơ hình Fricke và mơ hình Cole-Cole). Nội dung đóng góp mới này đã công bố trong các cơng trình [1], [2], [3] trong danh sách các cơng trình đã cơng bố của luận án.
Hai là, thiết kế, phát triển mạch đo phổ trở kháng điện cho thịt lợn thăn nhằm xác định sự có mặt của KNO3. Nội dung đóng góp đã cơng bố trong các cơng trình [4], [5], [6] trong danh sách các cơng trình đã cơng bố của luận án.
2. Các kiến nghị
Kết quả của luận án có thể coi là những thành công nghiên cứu bước đầu tại Việt Nam, do đó, bài tốn đánh giá chất lượng thịt và các vấn đề liên quan cần tiếp tục được đầu tư nghiên cứu một cách quy mô hơn. Đây là bài tốn phức tạp nhưng có ý nghĩa thực tiễn cao không chỉ đối với thị trường Việt Nam. Trên cơ sở những kết quả đạt được và những vấn đề còn tồn tại hạn chế, trong tương lai cần tiếp tục giải quyết những nội dung như:
- Mở rộng đối tượng đo, trong khuân khổ của luận án, chỉ mới đo các